పరిష్కారాలు

వైర్ బాండింగ్

జ్ఞాన ఆధారిత వాస్తవ పత్రం

వైర్ బాండింగ్ అంటే ఏమిటి?

వైర్ బాండింగ్ అనేది ఒక పద్ధతి, దీని ద్వారా తక్కువ వ్యాసం గల మెత్తని లోహపు తీగను, సోల్డర్, ఫ్లక్స్ వాడకుండా, కొన్ని సందర్భాల్లో 150 డిగ్రీల సెల్సియస్ కంటే ఎక్కువ వేడిని ఉపయోగించి, దానికి సరిపోయే లోహపు ఉపరితలానికి జతచేస్తారు. మెత్తని లోహాలలో బంగారం (Au), రాగి (Cu), వెండి (Ag), అల్యూమినియం (Al) మరియు పల్లాడియం-సిల్వర్ (PdAg) వంటి మిశ్రమాలు మొదలైనవి ఉంటాయి.

మైక్రో ఎలక్ట్రానిక్స్ అసెంబ్లీ అనువర్తనాల కోసం వైర్ బాండింగ్ పద్ధతులు మరియు ప్రక్రియలను అర్థం చేసుకోవడం.
వెడ్జ్ బాండింగ్ పద్ధతులు / ప్రక్రియలు: రిబ్బన్, థర్మోసోనిక్ బాల్ & అల్ట్రాసోనిక్ వెడ్జ్ బాండ్
వైర్ బాండింగ్ అనేది తయారీ సమయంలో ఒక ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ (IC) లేదా అలాంటి సెమీకండక్టర్ పరికరాన్ని దాని ప్యాకేజీ లేదా లీడ్‌ఫ్రేమ్‌తో అనుసంధానించే పద్ధతి. లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ ప్యాక్ అసెంబ్లీలలో విద్యుత్ కనెక్షన్‌లను అందించడానికి కూడా ఇది ఇప్పుడు సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది. అందుబాటులో ఉన్న మైక్రోఎలక్ట్రానిక్ ఇంటర్‌కనెక్ట్ టెక్నాలజీలలో వైర్ బాండింగ్ సాధారణంగా అత్యంత తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నదిగా మరియు సౌకర్యవంతమైనదిగా పరిగణించబడుతుంది, మరియు ఈ రోజు ఉత్పత్తి చేయబడిన చాలా సెమీకండక్టర్ ప్యాకేజీలలో ఇది ఉపయోగించబడుతుంది. అనేక వైర్ బాండింగ్ పద్ధతులు ఉన్నాయి, వాటిలో ఇవి ఉన్నాయి: థర్మో-కంప్రెషన్ వైర్ బాండింగ్:
థర్మో-కంప్రెషన్ వైర్ బాండింగ్ (సాధారణంగా 300°C కంటే ఎక్కువ ఉండే అధిక ఇంటర్‌ఫేస్ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, క్లాంపింగ్ ఫోర్స్‌తో రెండు సారూప్య ఉపరితలాలను (సాధారణంగా Au) కలిపి వెల్డ్‌ను ఉత్పత్తి చేయడం), మొదటగా 1950లలో మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్ ఇంటర్‌కనెక్ట్‌ల కోసం అభివృద్ధి చేయబడింది, అయితే 60లలో అల్ట్రాసోనిక్ & థర్మోసోనిక్ బాండింగ్ ప్రధాన ఇంటర్‌కనెక్ట్ టెక్నాలజీగా దీని స్థానాన్ని త్వరగా భర్తీ చేశాయి. థర్మో-కంప్రెషన్ బాండింగ్ నేటికీ కొన్ని ప్రత్యేక అనువర్తనాల కోసం వాడుకలో ఉంది, కానీ విజయవంతమైన బాండ్‌ను చేయడానికి అవసరమైన అధిక (తరచుగా నష్టపరిచే) ఇంటర్‌ఫేస్ ఉష్ణోగ్రతల కారణంగా తయారీదారులు సాధారణంగా దీనిని నివారించుకుంటారు. అల్ట్రాసోనిక్ వెడ్జ్ వైర్ బాండింగ్:
1960వ దశకంలో అల్ట్రాసోనిక్ వెడ్జ్ వైర్ బాండింగ్ అనేది ప్రధానమైన ఇంటర్‌కనెక్ట్ పద్ధతిగా మారింది. అధిక పౌనఃపున్య కంపనాన్ని (ఒక రెసోనేటింగ్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్ ద్వారా) బాండింగ్ టూల్‌కు అందించి, అదే సమయంలో క్లాంపింగ్ బలాన్ని ప్రయోగించడం వల్ల, అల్యూమినియం మరియు బంగారు తీగలను గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద వెల్డింగ్ చేయడానికి వీలయ్యింది. ఈ అల్ట్రాసోనిక్ కంపనం, బాండింగ్ ప్రక్రియ ప్రారంభంలో బాండింగ్ ఉపరితలాల నుండి మలినాలను (ఆక్సైడ్‌లు, మలినాలు మొదలైనవి) తొలగించడంలో సహాయపడుతుంది. అంతేకాకుండా, బంధాన్ని మరింత అభివృద్ధి చేసి, బలోపేతం చేయడానికి ఇంటర్‌మెటాలిక్ పెరుగుదలను ప్రోత్సహిస్తుంది. బాండింగ్ కోసం సాధారణ ఫ్రీక్వెన్సీలు 60 – 120 KHz. అల్ట్రాసోనిక్ వెడ్జ్ టెక్నిక్‌లో రెండు ప్రధాన ప్రాసెస్ టెక్నాలజీలు ఉన్నాయి: >100µm వ్యాసం గల వైర్ల కోసం పెద్ద (బరువైన) వైర్ బాండింగ్, <75µm వ్యాసం గల వైర్ల కోసం సన్నని (చిన్న) వైర్ బాండింగ్. సాధారణ అల్ట్రాసోనిక్ బాండింగ్ సైకిల్స్ యొక్క ఉదాహరణలను సన్నని వైర్ కోసం ఇక్కడ మరియు పెద్ద వైర్ కోసం ఇక్కడ చూడవచ్చు. అల్ట్రాసోనిక్ వెడ్జ్ వైర్ బాండింగ్ ఒక నిర్దిష్ట బాండింగ్ టూల్ లేదా “వెడ్జ్”ను ఉపయోగిస్తుంది, ఇది సాధారణంగా ప్రాసెస్ అవసరాలు మరియు వైర్ వ్యాసాలను బట్టి టంగ్‌స్టన్ కార్బైడ్ (అల్యూమినియం వైర్ కోసం) లేదా టైటానియం కార్బైడ్ (బంగారం వైర్ కోసం) తో తయారు చేయబడుతుంది; విభిన్న అనువర్తనాల కోసం సిరామిక్ టిప్డ్ వెడ్జ్‌లు కూడా అందుబాటులో ఉన్నాయి. థర్మోసోనిక్ వైర్ బాండింగ్:
అదనపు వేడిమి అవసరమైన చోట (సాధారణంగా బంగారు తీగకు, 100 – 250°C పరిధిలో బాండింగ్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లతో), ఈ ప్రక్రియను థర్మోసోనిక్ వైర్ బాండింగ్ అంటారు. సాంప్రదాయ థర్మో-కంప్రెషన్ సిస్టమ్‌తో పోలిస్తే దీనికి గొప్ప ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి, ఎందుకంటే చాలా తక్కువ ఇంటర్‌ఫేస్ ఉష్ణోగ్రతలు అవసరమవుతాయి (గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద Au బాండింగ్ గురించి ప్రస్తావించబడింది, కానీ ఆచరణలో అదనపు వేడి లేకుండా ఇది నమ్మదగినది కాదు). థర్మోసోనిక్ బాల్ బాండింగ్:
థర్మోసోనిక్ వైర్ బాండింగ్‌లో మరొక రూపం బాల్ బాండింగ్ (బాల్ బాండ్ సైకిల్‌ను ఇక్కడ చూడండి). ఈ పద్ధతి, సాంప్రదాయ వెడ్జ్ డిజైన్‌లకు బదులుగా ఒక సిరామిక్ క్యాపిల్లరీ బాండింగ్ టూల్‌ను ఉపయోగిస్తుంది. ఇది థర్మో-కంప్రెషన్ మరియు అల్ట్రాసోనిక్ బాండింగ్ రెండింటిలోని ఉత్తమ లక్షణాలను, వాటిలోని లోపాలు లేకుండా మిళితం చేస్తుంది. థర్మోసోనిక్ కంపనం ఇంటర్‌ఫేస్ ఉష్ణోగ్రత తక్కువగా ఉండేలా చేస్తుంది. అదే సమయంలో, మొదటి ఇంటర్‌కనెక్ట్ అయిన థర్మల్లీ-కంప్రెస్డ్ బాల్ బాండ్, వైర్ మరియు సెకండరీ బాండ్‌ను ఏ దిశలోనైనా ఉంచడానికి అనుమతిస్తుంది. ఇది మొదటి బాండ్‌కు సరళరేఖలో ఉండాల్సిన అవసరం లేదు, ఇది అల్ట్రాసోనిక్ వైర్ బాండింగ్‌లో ఒక పరిమితి. ఆటోమేటిక్, అధిక పరిమాణ తయారీకి, బాల్ బాండర్లు అల్ట్రాసోనిక్ / థర్మోసోనిక్ (వెడ్జ్) బాండర్ల కంటే చాలా వేగవంతమైనవి. అందువల్ల గత 50+ సంవత్సరాలుగా మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్‌లో థర్మోసోనిక్ బాల్ బాండింగ్ ఆధిపత్య ఇంటర్‌కనెక్ట్ టెక్నాలజీగా నిలిచింది. రిబ్బన్ బాండింగ్:
చదునైన లోహపు టేపులను ఉపయోగించే రిబ్బన్ బాండింగ్, దశాబ్దాలుగా RF మరియు మైక్రోవేవ్ ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో ఆధిపత్యం చెలాయిస్తోంది (సాంప్రదాయ గుండ్రని వైర్‌తో పోలిస్తే రిబ్బన్ సిగ్నల్ నష్టాన్ని [స్కిన్ ఎఫెక్ట్] గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది). సాధారణంగా 75µm వెడల్పు మరియు 25µm మందం వరకు ఉండే చిన్న బంగారు రిబ్బన్‌లను, ఒక పెద్ద చదునైన ముఖం గల వెడ్జ్ బాండింగ్ పరికరంతో థర్మోసోనిక్ ప్రక్రియ ద్వారా బాండ్ చేస్తారు. తక్కువ లూప్, అధిక సాంద్రత గల ఇంటర్‌కనెక్ట్‌ల అవసరం పెరిగినందున, 2,000µm వెడల్పు మరియు 250µm మందం వరకు ఉండే అల్యూమినియం రిబ్బన్‌లను కూడా అల్ట్రాసోనిక్ వెడ్జ్ ప్రక్రియతో బాండ్ చేయవచ్చు.

గోల్డ్ బాండింగ్ వైర్ అంటే ఏమిటి?

గోల్డ్ వైర్ బాండింగ్ అనేది ఒక అసెంబ్లీలోని రెండు పాయింట్లకు బంగారు తీగను జోడించి, వాటి మధ్య అనుసంధానాన్ని లేదా విద్యుత్ వాహక మార్గాన్ని ఏర్పరిచే ప్రక్రియ. బంగారు తీగను జోడించే పాయింట్లను ఏర్పరచడానికి వేడి, అల్ట్రాసోనిక్స్ మరియు బలాన్ని ఉపయోగిస్తారు. ఈ జోడింపు పాయింట్‌ను సృష్టించే ప్రక్రియ, వైర్ బాండ్ టూల్ అయిన కేశనాళిక (క్యాపిల్లరీ) కొన వద్ద ఒక బంగారు బంతిని ఏర్పరచడంతో మొదలవుతుంది. ఈ బంతిని, టూల్‌తో నిర్దిష్ట అనువర్తన పరిమాణంలో బలాన్ని మరియు 60kHz - 152kHz పౌనఃపున్యం గల అల్ట్రాసోనిక్ చలనాన్ని ప్రయోగిస్తూ, వేడి చేసిన అసెంబ్లీ ఉపరితలంపై నొక్కుతారు. మొదటి బాండ్ ఏర్పడిన తర్వాత, అసెంబ్లీ జ్యామితికి తగిన లూప్ ఆకారాన్ని ఏర్పరచడానికి తీగను చాలా కట్టుదిట్టమైన నియంత్రణలో కదిలిస్తారు. ఆ తర్వాత, రెండవ బాండ్‌ను, దీనిని తరచుగా స్టిచ్ అని కూడా అంటారు, తీగతో క్రిందికి నొక్కి, బాండ్ వద్ద తీగను చింపడానికి ఒక క్లాంప్‌ను ఉపయోగించి మరొక ఉపరితలంపై ఏర్పరుస్తారు.

గోల్డ్ వైర్ బాండింగ్ అనేది ప్యాకేజీల లోపల ఒక అనుసంధాన పద్ధతిని అందిస్తుంది, ఇది కొన్ని సోల్డర్‌ల కంటే దాదాపు పది రెట్లు అధిక విద్యుత్ వాహకతను కలిగి ఉంటుంది. అదనంగా, ఇతర వైర్ పదార్థాలతో పోలిస్తే బంగారు తీగలు అధిక ఆక్సీకరణ సహనాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు చాలా వాటి కంటే మృదువుగా ఉంటాయి, ఇది సున్నితమైన ఉపరితలాలకు అత్యవసరం.
అసెంబ్లీ అవసరాలను బట్టి కూడా ఈ ప్రక్రియ మారవచ్చు. సున్నితమైన పదార్థాలతో, భాగం యొక్క ఉపరితలానికి నష్టం జరగకుండా నిరోధించడానికి, బలమైన బంధాన్ని మరియు "మృదువైన" బంధాన్ని రెండింటినీ సృష్టించడానికి రెండవ బంధన ప్రదేశంలో ఒక బంగారు బంతిని ఉంచవచ్చు. ఇరుకైన ప్రదేశాలలో, రెండు బంధాలకు ప్రారంభ బిందువుగా ఒకే బంతిని ఉపయోగించవచ్చు, ఇది "V" ఆకారపు బంధాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. వైర్ బంధం మరింత పటిష్టంగా ఉండవలసి వచ్చినప్పుడు, వైర్ యొక్క స్థిరత్వం మరియు బలాన్ని పెంచడానికి, ఒక భద్రతా బంధాన్ని ఏర్పరచడానికి కుట్టు పైన ఒక బంతిని ఉంచవచ్చు. వైర్ బాండింగ్‌కు సంబంధించిన అనేక విభిన్న అనువర్తనాలు మరియు వైవిధ్యాలు దాదాపు అపరిమితమైనవి మరియు పలోమార్ వైర్ బాండ్ సిస్టమ్స్‌లోని ఆటోమేటెడ్ సాఫ్ట్‌వేర్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా వీటిని సాధించవచ్చు.